浅谈余压监控系统电气设计
安科瑞 华楠
摘 要：结合实际的工程设计案例，分析余压监控系统的设计，包括余压探测器、余压控制器、余压监控主机的控制原理等。防止人员在实际的火灾疏散过程中会出现楼梯间和前室之间、前室和室内走道之间防火门两侧压差过大，而导致防火门无法正常开启，影响人员疏散和消防人员施救，为人员的安全疏散赢得有效时间。
关键词：余压探测器；余压控制器；余压监控系统；住宅电气设计
0 引言
近年来，建筑物发生火灾已严重危害人民的生命和财产安全。当发生火灾时，为了阻止烟气侵入人员疏散的前室和楼梯间，对前室和楼梯间设置机械加压送风系统，不但可以保证前室和楼梯间内一定的正压值，也可以为疏散人员的呼吸提供室外新鲜空气。但根据公安部消防研究所的研究，人员在实际的火灾疏散过程中会出现楼梯间和前室之间、前室和室内走道之间防火门两侧压差过大，而导致防火门无法正常开启，影响人员疏散和消防人员施救，因此规范编写组提出了机械加压送风系统宜设有测压装置及风压调节措施。本文根据具体的工程设计实例，阐述有关余压监控系统的相关设计，与设计过程遇到的困难和心得体会。
1 项目概况
项目总建筑面积约为 96718m2，由10栋高层住宅建筑及两层地下室（车库及设备用房）组成，建筑高度不超过 54m。以其中1号住宅楼为例，结合设计图纸阐述余压监控系统的设计过程。
2相关规范条款
2.1 规范条文
依据 GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第 3. 4. 4 条，机械加压送风量应满足走廊至前室至楼梯间的压力呈递增分布，余压值应符合下列规定：
（1）前室、封闭避难层（间）与走道之间的压差应为 25Pa ～ 30Pa；
（2）楼梯间与走道之间的压差应为40Pa ～ 50Pa；
（3）当系统余压值超过允许压力差时应采取泄压措施。
2.1.1 理解
本条规范给出了前室与走道、楼梯间与走道之间的正压值的设计范围，并明确了系统余压值的规定，使设计人员在实际的设计过程中，能够很好的把握设计要求，并有确切的标准可检测。
2.2 规范条文
依据 GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第 5. 1. 4 条规定：机械加压送风系统宜设有测压装置及风压调节措施。
2.2.1 理解
本条规范建议机械加压送风系统设置余压监控系统，通过余压探测器的反馈信息可以为消防管理人员提供准确的运行数据，实时监测疏散通道上防火门两侧的正压值，又可以根据余压探测器的反馈信息调节相关的余压阀，使人员在疏散的过程中避免烟气或火势窜入前室和楼梯间，保证前室和楼梯间在一定时间内相对安全，确保在火灾情况下人员能够快捷开启防火门，不会导致疏散人员阻塞和开门困难。
3 暖通专业对电气专业的设计要求
通过设置余压探测器、余压监控系统及电动旁通阀等，实现监测和控制余压值，要求前室与走道之间的压差应为 25Pa ～ 30Pa，楼梯间与走道之间的压差应为 40Pa ～ 50Pa，其中电动旁通阀由空调专业设计实施，其余包括余压探测器、余压控制器、布线、余压监控系统等，由电气专业设计、实施。
4 余压监控系统
4.1 余压探测器
余压探测器是一种检测气压的数字传感器，将被测量的非电学量转换成数字输出信号的装置。余压探测器的安装楼层及数量，由暖通专业根据 GB51251-2017 《建筑防烟排烟系统技术标准》的要求提条件给电气专业。余压探测器将采集楼梯间与走道、前室与走道之间的气压数据，通过信号总线传输给余压控制器。余压探测器具有压差校验功能，所有余压探测器均具有地址编码并自带总线隔离器，通过余压控制器软件编程远程设定现场余压探器的地址编码及故障参数，方便系统调试及后期维护使用。
本项目的1号住宅楼总共十六层，合用前室每层均设置余压探测器，楼梯间在3层和11层各设一台余压探测器。标准层余压探测器的安装平面图和安装大样图（如图 1 所示）。
图1 余压探测器的安装平面图和安装大样图
4.2 余压控制器
余压控制器是对采集的气压数据进行分析处理的决策机构，根据余压探测器提供的气压数据算出楼梯间与走道、前室与走道之间压差，并与规范要求的标准比较。当余压值超过规范要求的值时，余压控制器通过信号总线输出泄压信号，调整电动旁通阀开启角度进行泄压，并将动作信号传输至消防控制室的余压监控主机进行声光报警。反之，余压值降至规范要求的区间值时，余压控制器输出停止泄压信号，关闭电动旁通阀，同时将动作信号反馈至消防控制室的余压监控主机。余压控制器导轨安装在加压风机配电箱内，并由加压风机配电箱提供220V的电源。
本项目的1号住宅楼在屋面两个加压风机房配电箱内分别设置一个余压控制器。楼梯加压风机房的余压控制器接收3层以及11层的两个余压探测器的反馈信号，并能够控制楼梯加压风机房内的电动旁通阀。合用前室加压风机房的余压控制器接收每层（共 16 个）余压探测器的反馈信号，并能够控制合用前室加压风机房内的电动旁通阀。1号住宅楼余压监控系统图（如图2 所示）。
图2 余压监控系统图
4.3 余压监控主机
余压监控主机能接收余压控制器反馈的所有实时信息，包括声光报警信号、余压探测器现场采集的数据信号、余压控制器输出的动作信号、实时显示并存储各类故障报警信号等。余压监控主机安装于消防控制室，并与火灾自动报警系统主机进行联动以及传输信息。余压监控系统控制流程图（如图3所示）。
本项目的1号住宅楼余压控制器将所有信息实时传输至消防控制室的余压监控主机，便于值班人员掌握系统运行情况。
图3 余压监控系统控制流程图
5 心得体会
余压监控系统的控制原理比较简单，但是在实际的项目设计过程中，还是会遇到问题。如会出现防烟楼梯间被前室或功能房间全部包围的情况，导致余压探测器无法探测到走道的气压值。笔者认为这时可经过前室延长余压探测器的气压管至近的走道，但会给施工安装带来一定的困难。
6 安科瑞余压监控系统及产品选型
6.1系统简介
针对各类机械加压送风系统的应用特点，安科瑞电气股份有限公司研发了余压监控系统，是集工业计算机技术、通讯、抗电磁干扰、数字传感技术及消防二总线于一体的智能化系统。采用高灵敏度压力信号传感器，24小时实时自动巡检并采集监控区域压力变化等工作状态，对超压故障发出报警信号并记录，当防烟楼梯间或前室余压值达到超压监控值时，余压探测器发出报警信号，余压控制器打开加压风机风管上的旁通阀泄压；余压回落到正常区间值后，余压探测器发出信号，余压控制器关闭旁通阀，通过控制旁通阀的开启，来保持余压值稳定在规范要求的区间值内，系统具有实时性、数字化、智能化，自动化连续监控的特点。余压监控系统结构图见图4。
余压监控系统由余压监控器（主机）、余压控制器、余压探测器、风阀执行器、系统监控专用软件等部分或全部设备组成满足并高于GB51251《建筑防烟排烟系统技术标准》、GB50016《建筑设计防火规范》和GB50098《人民防空工程设计防火规范》等相关国家标准中的功能需求。
图4 余压系统监控结构图
设计说明：
① 余压监控器（主机）与余压控制器之间是485通讯，连接方式为手拉手连接，线型NH-RVSP 2*1.5mm2，通讯距离为500米；
② 主机支持2路RS485通讯回路，每条回路可连接32个余压控制器；
③ 余压控制器与余压探测器之间为二总线通讯，通讯距离500m， 线型NH-RVSP2*2.5mm2；
④ 一只余压控制器可带120个余压探测器。
6.2 产品型号及功能
6.2.1 ARPM100/B3余压监控器
产品特点：
l 满足国家标准GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》；
l 与余压控制器、余压探测器、风阀执行器等配接，灵活构建大容量疏散通道余压监控系统；
l 可通过余压控制器监控疏散通道余压变化，适应现代建筑复杂多变的要求；
l 抗干扰能力强，可以长距离供电；
l 提供2条RS485通讯回路，每条回路可连接32个余压控制器。
6.2.2 ARPM-S余压探测器
产品特性：
l 电源：15～28VDC（二总线）
l 工作电流： ＜4mA
l 测量范围： -1000Pa~1000Pa
l 通讯方式： 二总线
l 尺寸：86mm*86mm*20mm
l 安装孔距：60mm
l 安装方式：86盒安装
l 工作温度：-20℃-70℃
l 储存温度：-40℃-85℃
LED显示
l 运行指示灯：当设备正在处于通讯状态时，运行指示灯闪烁。
l 故障指示灯：当设备自校准失败时，故障指示灯点亮。
l 报警指示灯：当探测器检测到余压差值超出设定值时，报警指示灯点亮。
l 安装接线
|
LA
|
LB
|
高压
|
低压
|
|
二总线
|
气嘴
|
||
本模块采用通用于86盒安装方式，水平安装孔距为60mm。探测器的工作电源为15～28VDC，请保证接线末端的电压符合工作电源的范围。使用橡胶软管与低压气嘴相连，软管另一端接到低压区。（设备若安装在低压侧，则用橡胶软管与高压气嘴相连，软管另一端接到高压区。）
6.2.3 ARPM-C余压控制器
产品特性：
l 工作电源： AC 220V 50Hz
l 功耗： 待机状态＜3W，动作状态＜10W
l 执行输出：24V（接执行器）
l 开关量输入：2路
l 开关量输出：1路继电器输出
l 通讯：1路二总线、1路RS485
l 通讯距离：500m
l 安装方式：导轨式安装
l 工作温度范围： -20℃～60℃
l 储存温度范围：-30℃～80℃
l 环境湿度：相对湿度≤90%，不结露
l 防护等级： IP30
l 产品符合：GB16806-2006
l 外形尺寸
6.2.4 ARPM-DC24V风阀执行器
产品特点：
l 满足国家标准GB51251《建筑防烟系统技术标准》及GB 50016《建筑设计防火规范》等相关国家标准中的工能要求
l 接收余压控制器命令，控制调节旁通泄压阀的开、闭角度
l 可选择旋转角度，转接头，设置独立的运行时间，具有手动控制按钮
l 采用DC24V工作电压确保系统稳定和人身安全
6.3 产品选型
7 结语
余压监控系统的出现能够很好的保护人员在疏散过程中，不会因防火门两侧压差过大而导致防火门无法打开的情况，为人员的安全疏散赢得有效时间。以上内容是笔者在工程设计中的设计实例以及体会，本文有不当之处，谨望行业专家雅正。
【参考文献】
[1] 公安部四川消防研究所，等 .GB51251-2017建筑防烟排烟系统技术标准[S].北京：中国计划出版社，2017
[2] 陈景鹏. 余压监控系统电气设计 广州市设计院
[3] 安科瑞余压监控系统. 2020.08版